專利名稱：自動(dòng)調(diào)零放大器及相關(guān)的檢測(cè)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種放大器，尤指一種可用于放大微小信號(hào)的自動(dòng)調(diào)零放大器以及相關(guān)的比較電路。
背景技術(shù)：
在許多系統(tǒng)應(yīng)用中，需要使用檢測(cè)器以偵測(cè)微小的信號(hào)，再將所偵測(cè)的信號(hào)放大以利于后續(xù)的信號(hào)處理。例如，用于偵測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的霍爾效應(yīng)檢測(cè)器(Hall effectsensor),當(dāng)其偵測(cè)到I高斯(Gauss)的磁場(chǎng)時(shí)，也只能產(chǎn)生微伏特(microvolt)等級(jí)的偵測(cè)信號(hào)。若使用一般的放大器放大這些微小的信號(hào)時(shí)，檢測(cè)器(例如，霍爾平板HallPlate)本身的偏移電壓(offset voltage)、放大器的組件所產(chǎn)生的偏移電壓、或是電路的噪聲(noise)常會(huì)遠(yuǎn)大于這些微小的偵測(cè)信號(hào)，而會(huì)使經(jīng)放大器放大后的偵測(cè)信號(hào)不夠準(zhǔn)確。自動(dòng)調(diào)零放大器(auto-zero amplifier)是常用于處理此類微小信號(hào)的放大器架構(gòu)之一。在自動(dòng)調(diào)零放大器中，藉由將放大后的微小信號(hào)與各種偏移電壓儲(chǔ)存于多個(gè)電容(例如，2個(gè)或4個(gè))，再將各個(gè)電容所儲(chǔ)存的信號(hào)進(jìn)行相加或相減后，即可抵銷部分的偏移電壓，而獲得較準(zhǔn)確的放大信號(hào)。然而，自動(dòng)調(diào)零放大器中的電容充電需要時(shí)間，若電容的個(gè)數(shù)較多或者電容值較大時(shí)，則需要較長(zhǎng)的充電時(shí)間，自動(dòng)調(diào)零放大器的反應(yīng)速率將因此受限，而無法處理變動(dòng)速率太快的輸入信號(hào)，造成輸入信號(hào)頻寬的限制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，如何簡(jiǎn)化放大器的電路設(shè)計(jì)，并且能降低放大器的噪聲，以及提升其反應(yīng)速度，實(shí)為業(yè)界有待解決的問題。本發(fā)明提供了一種自動(dòng)調(diào)零放大器，包含有一放大電路，包含有一第一輸入端及一第二輸入端，用以于一第一時(shí)段接收一第一輸入信號(hào)，且于一第二時(shí)段接收一第二輸入信號(hào)；以及一第一輸出端，于該第一時(shí)段依據(jù)該第一輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第二輸出信號(hào)；一開關(guān)，I禹接于該第一輸出端及一電容間，當(dāng)該開關(guān)呈現(xiàn)短路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使該第一輸出信號(hào)將該電容充電或放電至一電壓值，并且當(dāng)該開關(guān)呈現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使該電容保持該電壓值；以及一差值產(chǎn)生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸出信號(hào)及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二輸出信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。本發(fā)明另提供了一種檢測(cè)模塊，包含有一霍爾效應(yīng)檢測(cè)器，包含有一第一端點(diǎn)、一第二端點(diǎn)、一第三端點(diǎn)及一第四端點(diǎn)，以于一第一時(shí)段由該第一端點(diǎn)及該第二端點(diǎn)輸出一第一偵測(cè)信號(hào)，并于一第二時(shí)段由該第三端點(diǎn)及該第四端點(diǎn)輸出一第二偵測(cè)信號(hào)；一放大電路，稱接于該霍爾效應(yīng)檢測(cè)器，包含有一第一輸入端及一第二輸入端，用以于該第一時(shí)段接收該第一偵測(cè)信號(hào)，且于該第二時(shí)段接收該第二偵測(cè)信號(hào)；一第一輸出端，于該第一時(shí)段依據(jù)該第一偵測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二偵測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生一第二輸出信號(hào)；一開關(guān)，耦接于該第一輸出端及一電容間，當(dāng)該開關(guān)呈現(xiàn)短路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使該第一輸出信號(hào)將該電容充電或放電至一電壓值，并且當(dāng)該開關(guān)呈現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使該電容保持該電壓值；以及一差值產(chǎn)生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸出信號(hào)及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二輸出信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。本發(fā)明另提供了一種自動(dòng)調(diào)零放大器，包含有一放大電路，用以依據(jù)一第一輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)，且依據(jù)一第二輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第二輸出信號(hào)；一開關(guān)，I禹接于該放大電路及一電容間，當(dāng)該開關(guān)呈現(xiàn)短路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使該第一輸出信號(hào)將該電容充電或放電至一電壓值，并且當(dāng)該開關(guān)呈現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使該電容保持該電壓值；以及一差值產(chǎn)生電路，耦接至該放大電路及該電容，以依據(jù)該第二輸出信號(hào)及該電容的電壓值，而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二輸出信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。本發(fā)明上述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一是能消除檢測(cè)器本身的偏移電壓及自動(dòng)調(diào)零放大器中組件的偏移電壓與噪聲。上述實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是能將用于將電容充電或放電的時(shí)間降低，因而能提升自動(dòng)調(diào)零放大器的反應(yīng)速率。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將藉由以下的說明和附圖進(jìn)行更詳細(xì)的說明。


圖I為本發(fā)明的一實(shí)施例的檢測(cè)模塊簡(jiǎn)化后的功能方框圖。圖2為圖I中的檢測(cè)模塊的控制信號(hào)的一實(shí)施例簡(jiǎn)化后的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式以下將配合相關(guān)圖式來說明本發(fā)明的實(shí)施例。在圖式中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的組件或流程步驟。圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的檢測(cè)模塊100簡(jiǎn)化后的功能方框圖，檢測(cè)模塊100包含有霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110及自動(dòng)調(diào)零放大器150。圖2為應(yīng)用于圖I的檢測(cè)模塊100的控制信號(hào)的一實(shí)施例簡(jiǎn)化后的時(shí)序圖，以下將以圖I搭配圖2說明檢測(cè)模塊100的運(yùn)作方式?；魻栃?yīng)檢測(cè)器110包含有霍爾平板121、開關(guān)131-138、以及輸出端點(diǎn)141和142?；魻柶桨?21包含有4個(gè)端點(diǎn)A、B、C及D。在圖I中，于端點(diǎn)A和D間以Voh模擬霍爾平板121的等效偏移電壓，以便于后續(xù)說明。當(dāng)控制信號(hào)clk_a為高電平時(shí)，開關(guān)131-134為短路，并且當(dāng)控制信號(hào)clk_a為低電平時(shí)，開關(guān)131-134為開路。當(dāng)控制信號(hào)clk_b為高電平時(shí)，開關(guān)135-138為短路，并且當(dāng)控制信號(hào)clk_b為低電平時(shí)，而開關(guān)135-138為開路。藉由開關(guān)131-138的短路或開路，霍爾平板121的4個(gè)端點(diǎn)會(huì)分別耦接至電平VI、電平V2、輸出端點(diǎn)141及輸出端點(diǎn)142，以于輸出端點(diǎn)141和142輸出偵測(cè)信號(hào)。電平Vl和V2可以耦接至電壓源或電流源，以于霍爾平板121上產(chǎn)生電流而偵測(cè)磁場(chǎng)。在本實(shí)施例中，Vl設(shè)置為一正電壓Vdd，而V2設(shè)置為接地端的電平，以簡(jiǎn)化說明。在本實(shí)施例中，控制信號(hào)(11^_&和clk_b不會(huì)同時(shí)設(shè)置為高電平,但可以同時(shí)設(shè)置為低電平。因此，當(dāng)控制信號(hào)clk_aS高電平，且clk_b為低電平時(shí)，霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110于輸出端點(diǎn)141和142所產(chǎn)生的輸出電壓為Vh+Voh，其中Vh為霍爾平板121偵測(cè)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的偵測(cè)電壓，并且依據(jù)磁場(chǎng)的方向，Vh可以為正電壓或負(fù)電壓。當(dāng)控制信號(hào)clk_bS高電平，且clk_a為低電平時(shí)，霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110于輸出端點(diǎn)141和142產(chǎn)生之輸出電壓為-Vh+Voh。本實(shí)施例采用4端點(diǎn)的霍爾平板121配合此種90度偏壓法(quadraturebiasing method)以輸出偵測(cè)信號(hào)，并配合自動(dòng)調(diào)零放大器150消除霍爾平板121的偏移電壓 Voh。自動(dòng)調(diào)零放大器150包含有放大電路161、電容181、移位信號(hào)產(chǎn)生電路182、參考電壓產(chǎn)生電路183、開關(guān)184和185、以及差值產(chǎn)生電路191。放大電路161可采用各種型態(tài)的放大電路架構(gòu)，例如，一個(gè)或多個(gè)的儀表放大器或全差動(dòng)放大器等所組成的電路架構(gòu)，并且具有適當(dāng)?shù)脑鲆嬷?。此外，為?jiǎn)化說明，放大電路161的偏移電壓于圖I中等效地繪示為Voa?；魻栃?yīng)檢測(cè)器110的輸出端點(diǎn)141和142間的電壓Vi，經(jīng)由放大電路161的正、負(fù)輸入端(可分別稱之為第一輸入端及第二輸入端)通過放大電路161后，依據(jù)參考電壓產(chǎn)生電路183所提供的參考電壓Vcm,而于放大電路161的輸出端點(diǎn)167 (可稱之為第一輸出端)產(chǎn)生信號(hào)Vamp = Vcm+GX (Vi+Voa)，其中G為放大電路161的增益值。移位信號(hào)產(chǎn)生電路182用以接收放大電路161的輸出信號(hào)Vamp,并輸出一移位電壓值Vsft = Vamp+Vr，其中Vr為預(yù)設(shè)的一個(gè)或多個(gè)參考電壓值。此外，參考電壓產(chǎn)生電路183用以提供一個(gè)或多個(gè)參考電壓值Vcm,以調(diào)整放大電路161的輸出信號(hào)Vamp的電壓位準(zhǔn)。在本實(shí)施例中，將Vr設(shè)置為0，Vcm設(shè)置為Vdd/2，并且V3設(shè)置為接地端的電平。當(dāng)控制信號(hào)clk_a為高電平時(shí)，開關(guān)184為短路，并且當(dāng)控制信號(hào)clk_a為低電平時(shí)，開關(guān)184為開路。當(dāng)控制信號(hào)clk_b為高電平時(shí)，開關(guān)185為短路，并且當(dāng)控制信號(hào)clk_b為低電平時(shí),而開關(guān)185為開路。差值產(chǎn)生電路191可以采用放大器或其它合適的信號(hào)處理電路架構(gòu)，以通過其輸出端(可稱之為第二輸出端)輸出其正輸入端和負(fù)輸入端(可分別稱之為第三輸入端及第四輸入端)之間的信號(hào)差值、信號(hào)差值的倍數(shù)或信號(hào)差值的部分。于圖2中的時(shí)段Tl (可稱之為第一時(shí)段)中，控制信號(hào)clk_a為高電平且控制信號(hào)clk_b為低電平，此時(shí)霍爾平板121的端點(diǎn)A耦接至VI、端點(diǎn)C耦接至V2、端點(diǎn)B耦接至輸出端點(diǎn)141、及端點(diǎn)D耦接至輸出端點(diǎn)142。因此，霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110的輸出端點(diǎn)141和142所產(chǎn)生的偵測(cè)信號(hào)(可稱之為第一輸入信號(hào)或第一偵測(cè)信號(hào))Vi (Tl) = Vh+Voh?；魻栃?yīng)檢測(cè)器110產(chǎn)生的偵測(cè)信號(hào)Vi (Tl)經(jīng)過放大電路161后，于放大器161的輸出端點(diǎn)167所產(chǎn)生電壓信號(hào)(可稱之為第一輸出信號(hào))Vamp (Tl)=Vcm+GX (Vh+Voh+Voa)。此時(shí)，由于控制信號(hào)clk_a為高電平且控制信號(hào)clk_b為低電平，開關(guān)184 (可稱之為第一開關(guān))呈現(xiàn)短路狀態(tài)，且開關(guān)185 (可稱之為第二開關(guān))呈現(xiàn)開路狀態(tài)，而將電容181充電或放電至電壓值Vhold = Vamp (Tl)。于圖2中的時(shí)段T2(可稱之為第二時(shí)段)中，控制信號(hào)clk_a為低電平且控制信號(hào)clk_b為高電平，此時(shí)霍爾平板121的端點(diǎn)B耦接至VI、端點(diǎn)D耦接至V2、端點(diǎn)A耦接至輸出端點(diǎn)141、及端點(diǎn)C耦接至輸出端點(diǎn)142。因此，霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110的輸出端點(diǎn)141和142所產(chǎn)生的偵測(cè)信號(hào)(可稱之為第二輸入信號(hào)或第二偵測(cè)信號(hào))Vi (T2) =-Vh+Voh?；魻栃?yīng)檢測(cè)器110所產(chǎn)生的偵測(cè)信號(hào)Vi (T2)經(jīng)過放大電路161后，于放大器161的輸出端點(diǎn)167所產(chǎn)生電壓信號(hào)(可稱之為第二輸出信號(hào))Vamp (T2)=Vcm+GX (-Vh+Voh+Voa)。此外，在本實(shí)施例中，移位信號(hào)產(chǎn)生電路182中的參考電壓Vr設(shè)置為0，因此，移位信號(hào)產(chǎn)生電路182接收信號(hào)Vamp (T2)后，所產(chǎn)生移位電壓值Vsft =Vamp (T2)。于時(shí)段T2時(shí)，控制信號(hào)clk_a為低電平且控制信號(hào)clk_b為高電平，開關(guān)184呈現(xiàn)開路狀態(tài)，且開關(guān)185呈現(xiàn)短路狀態(tài)。因此，差值產(chǎn)生電路191接收電容181所提供的電壓值Vhold及移位信號(hào)產(chǎn)生電路182所提供的移位電壓值Vsft，而于輸出端所產(chǎn)生的差值輸出信號(hào) Vout = Vhold-Vsft = Vamp (Tl)-Vamp (T2) = 2XGXVh。因此，理想狀態(tài)時(shí)，檢測(cè)模塊100的輸出信號(hào)Vout可以不受霍爾平板121本身的偏移電壓Voh和放大電路150中的偏移電壓Voa所造成的影響，而能準(zhǔn)確的輸出放大的偵測(cè)信號(hào)。檢測(cè)模塊100除了可以輸出放大的偵測(cè)信號(hào)，也可以藉由適當(dāng)?shù)脑O(shè)置而產(chǎn)生其它類型的輸出信號(hào)。例如，在其它實(shí)施例中，可將移位信號(hào)產(chǎn)生電路182的參考電壓Vr設(shè)置為一個(gè)或多個(gè)臨界值(threshold)，而能藉由檢測(cè)模塊100的輸出信號(hào)Vout判斷所偵測(cè)的磁場(chǎng)的方向與強(qiáng)度。例如，在一實(shí)施例中，將霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110偵測(cè)穿出紙面方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為I高斯時(shí)，放大電路161的輸出端點(diǎn)167所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的輸出電壓的兩倍設(shè)置為臨界值Vrll (可稱之為第一信號(hào)差值)，并將霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110偵測(cè)射入紙面方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為I高斯時(shí)，放大電路161的輸出端點(diǎn)167所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的輸出電壓的兩倍設(shè)置為臨界值Vrl2(可稱之為第二信號(hào)差值)。而參考電壓產(chǎn)生電路183仍提供Vcm = Vdd/2的參考電壓。于圖2的時(shí)段Tl時(shí)，自動(dòng)放大器150的電容181會(huì)被充電或放電至電壓值Vhold= Vamp(Tl)JPVhold = Vamp(Tl) = Vcm+GX (Vh+Voh+Voa) 并且，于時(shí)段 T2 內(nèi)的時(shí)段 T3中，移位信號(hào)產(chǎn)生電路182的參考電壓Vr會(huì)被設(shè)置為Vrll，使移位信號(hào)產(chǎn)生電路182接收Vamp (Τ3)而產(chǎn)生移位電壓值(可稱之為第一移位信號(hào))Vsft = Vrl I+Vamp (Τ3)，即Vsft =Vr 11+Vcm+GX (-Vh+Voh+Voa)。因此，于時(shí)段T3時(shí)，差值產(chǎn)生電路191的輸出信號(hào)Vout (Τ3)=Vhold-Vsft = 2 X GX Vh-Vrl I。因此，本實(shí)施例中于時(shí)段Τ3時(shí)，可由差值產(chǎn)生電路191的輸出信號(hào)Vout (Τ3)而判斷霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110所偵測(cè)的磁場(chǎng)的方向是否為穿出紙面方向，并且磁場(chǎng)的強(qiáng)度是否大于I高斯。于時(shí)段Τ2內(nèi)的時(shí)段Τ4中，移位信號(hào)產(chǎn)生電路182的參考電壓Vr會(huì)被設(shè)置為Vr 12，使移位信號(hào)產(chǎn)生電路182接收Vamp (Τ4)產(chǎn)生的移位電壓值(可稱之為第二移位信號(hào))Vsft=Vrl2+Vamp (T4)，即 Vsft = Vrl2+Vcm+GX (-V+Voh+Voa)。因此，于時(shí)段 T4 時(shí)，差值產(chǎn)生電路 191 的輸出信號(hào) Vout (T4) = Vhold-Vsft = 2XGXVh_Vrl2。因此，本實(shí)施例中于時(shí)段T4時(shí)，可由差值產(chǎn)生電路191的輸出信號(hào)Vout (T4)而判斷霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110所偵測(cè)的磁場(chǎng)的方向是否為射入紙面方向，并且磁場(chǎng)的強(qiáng)度是否大于I高斯。
在其它實(shí)施例中，也可藉由將參考電壓產(chǎn)生電路183的參考電壓Vcm設(shè)置為一個(gè)或多個(gè)臨界值，而能藉由檢測(cè)模塊100的輸出信號(hào)Vout判斷磁場(chǎng)的方向與強(qiáng)度。
例如，在另一實(shí)施例中，將霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110偵測(cè)穿出紙面方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為I高斯時(shí)，放大電路161的輸出端點(diǎn)167所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的輸出電壓的兩倍設(shè)置為臨界值Vr21 (可稱之為第一參考信號(hào))，并將霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110偵測(cè)射入紙面方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度為I高斯時(shí)，放大電路161的輸出端點(diǎn)167所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的輸出電壓的兩倍設(shè)置為臨界值Vr22 (可稱之為第二參考信號(hào))。并將移位信號(hào)產(chǎn)生電路182提供的Vr設(shè)置為O。于圖2的時(shí)段Tl時(shí)，參考電壓產(chǎn)生電路183的參考電壓Vcm會(huì)設(shè)置為Vdd/2。并于時(shí)段T2內(nèi)的時(shí)段T3中，參考電壓產(chǎn)生電路183的參考電壓Vcm會(huì)被設(shè)置為Vdd/2+Vr21，使差值產(chǎn)生電路 191 的輸出信號(hào) Vout (T3) =Vamp (Tl)-Vr21-Vamp (T3) = 2XGXVh_Vr21。因此，本實(shí)施例中于時(shí)段T3時(shí)，可由差值產(chǎn)生電路191的輸出信號(hào)Vout (T3)而判斷霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110所偵測(cè)的磁場(chǎng)的方向是否為穿出紙面方向，并且磁場(chǎng)的強(qiáng)度是否大于I高斯。而于時(shí)段T2內(nèi)的時(shí)段T4中，參考電壓產(chǎn)生電路183的參考電壓Vcm會(huì)被設(shè)置為 Vdd/2+Vr22,使差值產(chǎn)生電路 191 的輸出信號(hào) Vout (T4) = Vamp (Tl)-Vr22-Vamp (T4)=2XGXVh-Vr22。因此，本實(shí)施例中于時(shí)段T4時(shí)，可由差值產(chǎn)生電路191的輸出信號(hào)Vout (Τ4)而判斷霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110所偵測(cè)的磁場(chǎng)的方向是否為射入紙面方向，并且磁場(chǎng)的強(qiáng)度是否大于I高斯。移位信號(hào)產(chǎn)生電路182及參考電壓產(chǎn)生電路183可采用分壓電路，配合開關(guān)及適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，或者以其它的信號(hào)產(chǎn)生電路配合信號(hào)選擇電路，以提供所需的參考電壓?；蛘撸莆恍盘?hào)產(chǎn)生電路182及參考電壓產(chǎn)生電路183也可以采用適當(dāng)?shù)男盘?hào)產(chǎn)生電路，以配合放大電路161，而提供電流參考信號(hào)。在其它實(shí)施例中，移位信號(hào)產(chǎn)生電路182可以采用一個(gè)或多個(gè)參考電壓值，并且參考電壓產(chǎn)生電路183也搭配地采用一個(gè)或多個(gè)參考電壓值，并配合對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，以達(dá)成更多樣性的偵測(cè)功能。此外，當(dāng)不須產(chǎn)生移位電壓信號(hào)時(shí)，也可以使用各種傳輸線實(shí)現(xiàn)移位信號(hào)產(chǎn)生電路182，以耦接于放大器161和差值產(chǎn)生電路191之間。在其它實(shí)施例中，霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110也可以采用更多端點(diǎn)的霍爾平板、采用其它形狀的霍爾效應(yīng)偵測(cè)組件、及/或采用多個(gè)霍爾效應(yīng)偵測(cè)組件等方式實(shí)現(xiàn)，也可以搭配各種噪聲或偏移電壓消除技術(shù)。在上述的實(shí)施例中，霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110和自動(dòng)調(diào)零放大器150可以整合至同一集成電路或同一芯片封裝，也可以藉由適當(dāng)?shù)鸟罱右粋€(gè)或多個(gè)集成電路組件及/或分立電路組件而實(shí)現(xiàn)。在上述的實(shí)施例中，差值產(chǎn)生電路191可以設(shè)置為產(chǎn)生電流值或電壓值等數(shù)值的模擬輸出，或者差值產(chǎn)生電路191也可以設(shè)置為產(chǎn)生數(shù)字的輸出值。在上述實(shí)施例，控制信號(hào)(311^_&和clk_b為高電平的時(shí)間長(zhǎng)度不需要相同。例如，圖2中的時(shí)段Tl中，電容181需要進(jìn)行充電或放電，而時(shí)段T2中，并不需要對(duì)電容進(jìn)行充電或放電，因此可以將時(shí)段T2設(shè)置為短于時(shí)段Tl。此外，時(shí)段T3和T4也不需設(shè)置為相同時(shí)間長(zhǎng)度。在其它實(shí)施例中，可以適當(dāng)?shù)卣祥_關(guān)131-138及控制信號(hào)(311^_&和(31103。例如，整合開關(guān)131及開關(guān)137，使霍爾平板121的端點(diǎn)A于控制信號(hào)clk_a為高電平時(shí)耦接至電平VI，且于控制信號(hào)clk_a為低電平時(shí)耦接至輸出端點(diǎn)141。在其它實(shí)施例中，可以依據(jù)設(shè)計(jì)考慮而分別將電平VI、V2和V3設(shè)置為適當(dāng)?shù)臄?shù)值，而放大器161也可以采用適當(dāng)?shù)姆糯笃骷軜?gòu)，以提供自動(dòng)調(diào)零放大器150所需的增益值。在另一實(shí)施例中，當(dāng)差值產(chǎn)生電路191的阻抗很大時(shí)，即使開關(guān)184和185皆短路時(shí)，主要仍是對(duì)電容181進(jìn)行充電或放電。因此，開關(guān)185也可以省略或是持續(xù)保持短路狀態(tài)。在其它實(shí)施例中，自動(dòng)調(diào)零放大器150也可以搭配其它的電路，而能夠降低偏移電壓及噪聲，并且放大所需信號(hào)。因此，自動(dòng)調(diào)零放大器150并不限定于僅能搭配檢測(cè)器，亦不限定于僅能用于放大微小的信號(hào)。上述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一是霍爾效應(yīng)檢測(cè)器110的偏移電壓、自動(dòng)調(diào)零放大器150中組件的偏移電壓、以及不同電容間的不匹配所產(chǎn)生的誤差電壓可以被消除或大幅地降低，而能輸出更精確的放大信號(hào)。上述實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是僅需于一個(gè)時(shí)段中對(duì)電容181充電或放電，因此能夠降低電容的充電或放電時(shí)間，而加速自動(dòng)調(diào)零放大器150的反應(yīng)速率。說明書及權(quán)利要求書中的某些詞匯被用來指稱特定的組件，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，同樣的組件可能會(huì)用不同的名詞來稱呼。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來為區(qū)分的基準(zhǔn)。在說明書及權(quán)利要求書中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一詞包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可通過電性連接、有線傳輸、無線傳輸、或光學(xué)傳輸?shù)刃盘?hào)連接方式而直接連接于第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接的電性或信號(hào)連接至該第二裝置。在說明書及圖式中，信號(hào)皆以高態(tài)有效(active high)方式表達(dá)以簡(jiǎn)化說明，即信號(hào)于高電平時(shí)為有效(active)。在權(quán)利要求書及其它實(shí)施例中，各個(gè)信號(hào)也可以采用高態(tài)有效、低態(tài)有效(active low)或分別使用高態(tài)有效和低態(tài)有效的方式表示。此外，某些信號(hào)、組件、電路、流程或操作方法等僅以電壓或者電流的方式描述，但所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，電壓型式或電流形式的實(shí)施方式，皆能夠藉由適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換而達(dá)成本發(fā)明的功效。說明書及圖式中的組件的數(shù)量、位置和連接關(guān)系等僅為示意性的敘述與繪制，以簡(jiǎn)化說明。說明書中各個(gè)組件能以一個(gè)或多個(gè)的組件實(shí)施，或者說明書中多個(gè)組件的功能也可由同一組件實(shí)施，而皆屬本發(fā)明的涵蓋范圍。此外，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理解，若說明書及權(quán)利要求書中敘述某些數(shù)值相同時(shí)，例如，時(shí)間、電阻值、電容值、電壓值或電流值等數(shù)值，因?yàn)楣に嚄l件、設(shè)計(jì)上的誤差和設(shè)備條件等影響，而造成此些數(shù)值于實(shí)施時(shí)可能略有不同而仍能達(dá)成本發(fā)明的效果，也應(yīng)屬于本發(fā)明的涵蓋范圍。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，各個(gè)實(shí)施例間皆能適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合而不互斥，凡依本發(fā)明權(quán)利要求書所做的均等變化、修飾與組合，皆屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)調(diào)零放大器，包含有一放大電路，包含有一第一輸入端及一第二輸入端，用以于一第一時(shí)段接收一第一輸入信號(hào)，且于一第二時(shí)段接收一第二輸入信號(hào)；以及一第一輸出端，于該第一時(shí)段依據(jù)該第一輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第二輸出信號(hào)；一第一開關(guān)，耦接于該第一輸出端及一電容間，且根據(jù)接收到的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，于該第一時(shí)段時(shí)呈短路狀態(tài)，以藉由該第一輸出端的該第一輸出信號(hào)對(duì)該電容充電或放電，而于該第二時(shí)段呈開路狀態(tài)，以保持該電容的電壓值；以及一差值產(chǎn)生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸出信號(hào)及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二輸出信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
2.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一移位信號(hào)產(chǎn)生電路，耦接于該放大電路的該第一輸出端及該差值產(chǎn)生電路的該第三輸入端之間，于該第二時(shí)段時(shí)，會(huì)依據(jù)該第二輸出信號(hào)而提供一第一移位信號(hào)至該差值產(chǎn)生電路的該第三輸入端，其中該第一移位信號(hào)與該第二輸出信號(hào)間具有一第一信號(hào)差值；其中該差值產(chǎn)生電路于該第二時(shí)段時(shí)，會(huì)依據(jù)該第一移位信號(hào)及該電容的電壓值，而于該第二輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第一移位信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，其中該移位信號(hào)產(chǎn)生電路于該第二時(shí)段時(shí)，會(huì)依據(jù)該第二輸出信號(hào)而另提供一第二移位信號(hào)至該差值產(chǎn)生電路的該第三輸入端，其中該第二移位信號(hào)與該第二輸出信號(hào)間具有一第二/[目號(hào)差值；以及該差值產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該第二移位信號(hào)及該電容的電壓值，而于該第二輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二移位信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
4.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一第二開關(guān)，耦接于該電容及該差值產(chǎn)生電路間，當(dāng)該第二開關(guān)呈現(xiàn)短路狀態(tài)時(shí)，會(huì)將該電容所保持的該電壓值傳送至該差值產(chǎn)生電路的該第四輸入端。
5.如權(quán)利要求I至4其中任一所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路，用以輸出一第一參考信號(hào)至該放大電路，使該放大電路于該第一時(shí)段依據(jù)該第一輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第二輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求I至4其中任一所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路，用以輸出一第一參考信號(hào)及一第二參考信號(hào)至該放大電路，使該放大電路于該第一時(shí)段依據(jù)該第一輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)，且該放大電路于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸入信號(hào)及該第二參考信號(hào)而產(chǎn)生該第二輸出信號(hào)。
7.—種檢測(cè)模塊,包含有一霍爾效應(yīng)檢測(cè)器，包含有一第一端點(diǎn)、一第二端點(diǎn)、一第三端點(diǎn)及一第四端點(diǎn)，以于一第一時(shí)段由該第一端點(diǎn)及該第二端點(diǎn)輸出一第一偵測(cè)信號(hào)，并于一第二時(shí)段由該第三端點(diǎn)及該第四端點(diǎn)輸出一第二偵測(cè)信號(hào)；一放大電路，耦接于該霍爾效應(yīng)檢測(cè)器，包含有一第一輸入端及一第二輸入端，用以于該第一時(shí)段接收該第一偵測(cè)信號(hào)，且于該第二時(shí)段接收該第二偵測(cè)信號(hào)；一第一輸出端，于該第一時(shí)段依據(jù)該第一偵測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二偵測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生一第二輸出信號(hào)；一第一開關(guān)，耦接于該第一輸出端及一電容間，且根據(jù)接收到的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，于該第一時(shí)段時(shí)呈短路狀態(tài)，以藉由該第一輸出端的該第一輸出信號(hào)對(duì)該電容充電或放電，而于該第二時(shí)段呈開路狀態(tài)，以保持該電容的電壓值；以及一差值產(chǎn)生電路，包含有耦接至該第一輸出端的一第三輸入端，及耦接至該電容的一第四輸入端，以于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸出信號(hào)及該電容的電壓值，而于一第二輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二輸出信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
8.如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)模塊，另包含有一移位信號(hào)產(chǎn)生電路，耦接于該放大電路的該第一輸出端及該差值產(chǎn)生電路的該第三輸入端之間，于該第二時(shí)段時(shí)，會(huì)依據(jù)該第二輸出信號(hào)而提供一第一移位信號(hào)至該差值產(chǎn)生電路的該第三輸入端，其中該第一移位信號(hào)與該第二輸出信號(hào)間具有一第一信號(hào)差值；其中該差值產(chǎn)生電路于該第二時(shí)段時(shí)，會(huì)依據(jù)該第一移位信號(hào)及該電容所提供之該電壓值，而于該第四輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第一移位信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
9.如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)模塊，其中該移位信號(hào)產(chǎn)生電路于該第二時(shí)段時(shí)，會(huì)依據(jù)該第二輸出信號(hào)而另提供一第二移位信號(hào)至該差值產(chǎn)生電路的該第三輸入端，其中該第二移位信號(hào)與該第二輸出信號(hào)間具有一第二/[目號(hào)差值；以及該差值產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該第二移位信號(hào)及該電容所提供之該電壓值，而于該第四輸出端產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二移位信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
10.如權(quán)利要求7、8或9所述的檢測(cè)模塊，另包含有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路，用以輸出一第一參考信號(hào)至該放大電路，使該放大電路于該第一時(shí)段依據(jù)該第一輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第二輸出信號(hào)。
11.如權(quán)利要求7、8或9所述的檢測(cè)模塊，另包含有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路，用以輸出一第一參考信號(hào)及一第二參考信號(hào)至該放大電路，使該放大電路于該第一時(shí)段依據(jù)該第一輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)，且于該第二時(shí)段依據(jù)該第二輸入信號(hào)及該第二參考信號(hào)而產(chǎn)生該第二輸出信號(hào)。
12.—種自動(dòng)調(diào)零放大器，包含有一放大電路，用以依據(jù)一第一輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)，且依據(jù)一第二輸入信號(hào)而產(chǎn)生一第二輸出信號(hào)；一第一開關(guān)，耦接于該放大電路及一電容之間，且根據(jù)接收到的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，使該第一開關(guān)呈現(xiàn)短路狀態(tài)，而藉由該放大電路的該第一輸出信號(hào)對(duì)該電容進(jìn)行充電或放電，并且使該第一開關(guān)呈現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)，保持該電容的電壓值；以及一差值產(chǎn)生電路，耦接至該放大電路及該電容，以依據(jù)該第二輸出信號(hào)及該電容的電壓值，而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二輸出信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
13.如權(quán)利要求12所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一移位信號(hào)產(chǎn)生電路，耦接于該放大電路及該差值產(chǎn)生電路之間，以依據(jù)該第二輸出信號(hào)而提供一第一移位信號(hào)至該差值產(chǎn)生電路，該第一移位信號(hào)與該第二輸出信號(hào)間具有一第一信號(hào)差值;其中該差值產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該第一移位信號(hào)及該電容的電壓值，而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第一移位信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
14.如權(quán)利要求13所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，其中該移位信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該第二輸出信號(hào)而另提供一第二移位信號(hào)至該差值產(chǎn)生電路，該第二移位信號(hào)與該第二輸出信號(hào)間具有一第二信號(hào)差值；以及該差值產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該第二移位信號(hào)及該電容的電壓值，而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)與該第二移位信號(hào)的一差值、該差值的倍數(shù)、該差值的部分、及/或?qū)?yīng)于該差值的數(shù)字輸出值。
15.如權(quán)利要求12、13或14所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路，用以輸出一第一參考信號(hào)至該放大電路，使該放大電路依據(jù)該第一輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)，且依據(jù)該第二輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第二輸出信號(hào)。
16.如權(quán)利要求12、13或14所述的自動(dòng)調(diào)零放大器，另包含有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路，用以輸出一第一參考信號(hào)及一第二參考信號(hào)至該放大電路，使該放大電路依據(jù)該第一輸入信號(hào)及該第一參考信號(hào)而產(chǎn)生該第一輸出信號(hào)，且依據(jù)該第二輸入信號(hào)及該第二參考信號(hào)而產(chǎn)生該第二輸出信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明所提出的自動(dòng)調(diào)零放大器的實(shí)施例之一，包含有放大電路、開關(guān)及差值產(chǎn)生電路。放大電路會(huì)接收第一輸入信號(hào)以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)，并且會(huì)接收第二輸入信號(hào)以產(chǎn)生第二輸出信號(hào)。開關(guān)耦接于放大電路及電容之間，當(dāng)開關(guān)呈現(xiàn)短路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使第一輸出信號(hào)將電容充電或放電至一電壓值，并且當(dāng)開關(guān)呈現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)，會(huì)使電容保持該電壓值。差值產(chǎn)生電路耦接至放大電路及電容，以產(chǎn)生第一輸出信號(hào)與第二輸出信號(hào)的差值、差值的倍數(shù)、及/或差值的部分。本發(fā)明能夠降低自動(dòng)調(diào)零放大器偏移電壓以及不同電容間所產(chǎn)生的誤差電壓，而能輸出更精確的放大信號(hào)，并且能夠降低電容的充電或放電時(shí)間，而加速自動(dòng)調(diào)零放大器的反應(yīng)速率。
文檔編號(hào)G01R31/07GK102957385SQ20111023548
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者江學(xué)士, 陳安東, 汪若瑜, 紀(jì)壬弘 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司